專利名稱：探測埋地載流導(dǎo)體的探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及探測埋地載流導(dǎo)體的探測器。
技術(shù)背景在埋藏了電纜、光纜或其它公用管道或?qū)Ч芴庨_始挖掘或其它操 作之前，確定這些埋地電纜或?qū)Ч艿奈恢靡源_保其在操作過程中不被 損壞是很重要的。并且對于可以追蹤埋地電纜或?qū)Ч艿穆肪€也是有用 的。載流導(dǎo)體發(fā)射可以由電天線探測到的電磁輻射。如果光纜或非金屬公用管道或?qū)Ч芘c小型電追蹤線(small electrical tracer line)配合，則在追蹤線中可以感應(yīng)交流電流，進(jìn)而輻射電磁輻射。使用探測器來 探測由承載交流電的導(dǎo)體發(fā)射的電磁場是已知的。一種類型的探測器以三種模式中的一種工作。這些模式分類為無 源模式或者有源模式，無源模式為"電力"模式和"無線電"模式。 各模式具有自己的探測頻帶。電力模式中，探測器探測由承載50/60 Hz的AC主電源的導(dǎo)體產(chǎn) 生的磁場，或因承載AC電能的附近電纜的作用與約至3KHz的高次諧 波一起從導(dǎo)體再輻射的^1場。無線電模式中，探測器探測由埋地導(dǎo)體 再輻射的超低頻率(VLF)無線電能量。原始的VLF無線電信號的來 源是多個(gè)商用和軍用VLF長波發(fā)射器。有源模式中，信號發(fā)射器產(chǎn)生已知頻率和調(diào)制的交變磁場，該交 變磁場在附近的埋地導(dǎo)體中感應(yīng)電流。信號發(fā)射器可以直接連接至導(dǎo)體，或者可以在不能直接接入的地方，將信號發(fā)射器鄰近埋地導(dǎo)體放 置，則在導(dǎo)體中可以感應(yīng)信號。埋地導(dǎo)體再輻射由信號發(fā)射器產(chǎn)生的信號。這些系統(tǒng)廣泛可用，且已由無線電#:測^^司(Radiodetection Ltd ) 以商標(biāo)"C.A.T，，和"Genny"上市一段時(shí)間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為現(xiàn)有的系統(tǒng)提供更多優(yōu)點(diǎn)，為用戶提供附加功能和益處。 探測器在靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和選擇性方面獲得良好的性能。典型的參 數(shù)是6xl0"特斯拉靈敏度(指lHz帶寬)，141dB rms/Hz動(dòng)態(tài)范圍， 以及允許1Hz過渡帶120dB衰減的選4奪性。探測器可以數(shù)字編程以接 收上至44KHz的任何頻率且在任何限定的帶寬處理。本發(fā)明提供一種探測埋地載流導(dǎo)體的探測器，包括兩個(gè)磁性傳 感器，每個(gè)磁性傳感器用于將來自所述導(dǎo)體的電磁輻射轉(zhuǎn)換為場強(qiáng)信 號，設(shè)置為將所述場強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；和設(shè)置為 處理數(shù)字信號并且離析預(yù)定頻帶信號的數(shù)字信號處理器；其中所述數(shù) 字信號處理器被編程以在所述數(shù)字信號的基帶中處理所述數(shù)字信號。優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器是A-i: (delta-sigma)轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器是立體聲CODEC。優(yōu)選地，每個(gè)所述磁性傳感器具有本底噪聲，且將所述場強(qiáng)信號 輸入至放大器，以將所述磁性傳感器本底噪聲提高至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的固有量化噪聲之上，稱作一個(gè)或多個(gè)所述預(yù)定頻帶的帶寬，所述放 大器的輸出作為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入。優(yōu)選地，在所述磁性傳感器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間未設(shè)置選擇性 濾波裝置、多級轉(zhuǎn)換增益級和/或相敏外差電路。優(yōu)選地，所述數(shù)字信號處理器被編程以在兩個(gè)或更多的頻帶中同時(shí)處理來自每個(gè)磁性傳感器的信號，所述頻帶可從下面選擇(i)超低 頻帶；(ii)電源電流頻帶；及(iii)由用于探測載流導(dǎo)體的探測器的 專用信號發(fā)射器產(chǎn)生的預(yù)定頻帶。優(yōu)選地，所述數(shù)字信號處理器被編程以在三個(gè)頻帶中同時(shí)處理來 自每個(gè)磁性傳感器的信號。本發(fā)明可以在 一般用途的計(jì)算機(jī)的硬件或者軟件中實(shí)施。另外， 本發(fā)明可以結(jié)合硬件和軟件實(shí)施。本發(fā)明也可以通過單一處理設(shè)備或 處理設(shè)備的分布式網(wǎng)絡(luò)來實(shí)施。這樣，在詳細(xì)說明本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不局限于下文說明中所列舉的或附圖所表示的元件的結(jié)構(gòu)和設(shè) 置的詳細(xì)應(yīng)用。本發(fā)明也可以是除那些已描述的實(shí)施方式之外的實(shí)施 方式，且可以是以不同方式實(shí)行和完成。同樣應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所 使用的措詞和術(shù)語，以及摘要是為說明的目的，不應(yīng)理解為是限制。同樣地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本公開所基于的概念可以容 易地實(shí)現(xiàn)，來作為設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多個(gè)目的的其它結(jié)構(gòu)、方法 和系統(tǒng)的基本原理。


現(xiàn)結(jié)合附圖以示例的方式說明本發(fā)明的實(shí)施方式，圖中圖1是體現(xiàn)了本發(fā)明的用于探測埋地載流導(dǎo)體的探測器的總框圖；圖2是圖1的探測器的供電單元的框圖；圖3A和圖3B是圖1的探測器的預(yù)防模式系統(tǒng)的框圖；及圖4是圖3B的預(yù)防模式系統(tǒng)的無線電模式選擇模塊的框圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1,探測器1具有兩個(gè)垂直間隔開的裝在細(xì)長的垂直支承的 外殼(未示出)內(nèi)的天線，即底部天線3和頂部天線5，操作員使用手 柄可手動(dòng)地移動(dòng)外殼。天線3、 5設(shè)置為使它們的軸平行且間隔開，以 使在使用中底部天線3在頂部天線5的正下方，它們的軸均水平。各 天線3、 5產(chǎn)生的電信號被傳輸?shù)絻蓚€(gè)放大器7中相應(yīng)的一個(gè)。放大器 的輸出是場強(qiáng)信號9,場強(qiáng)信號9傳輸至CODEC 11。天線3、 5每一個(gè)都具有本底噪聲。來自天線3、 5的每一電信號 被傳輸?shù)狡湎鄳?yīng)的放大器7 ，以將磁性傳感器本底噪聲提高至CODEC 11的固有量化噪聲之上，這被稱作一個(gè)或多個(gè)探測頻帶的帶寬。每一 放大器7的輸出被傳輸至CODEC 11。使用的天線3、 5是高靈敏度的鐵氧體線圈。也可以使用其他磁性 傳感器，諸如霍爾效應(yīng)傳感器或磁門磁強(qiáng)計(jì)。CODEC 11是24位立體聲A-S模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC )。這是相對便 宜的設(shè)備，常用于音頻工業(yè)。用"RD4000"商標(biāo)標(biāo)記的Radiodetection Limited (無線電探測有限公司)的產(chǎn)品中，在天線和ADC之間使用預(yù) 選式濾波、多級轉(zhuǎn)換增益級和相敏外差電路。而本發(fā)明在天線和ADC 之間不使用預(yù)選式濾波、多級轉(zhuǎn)換增益級和相敏外差電路，因此減少 了元件的數(shù)量。因?yàn)檠b置測量的絕對準(zhǔn)確度是重要的，因此其它現(xiàn)有技術(shù)的電纜探測器中使用更精密的因而更貴的ADC 。本實(shí)施方式中使用的CODEC 11具有±5%的絕對準(zhǔn)確度，然而 CODEC 11的使用方式使其成為用于本應(yīng)用的理想的ADC。高動(dòng)態(tài)范 圍消除了對多級增益級的需求。通過對探測帶寬進(jìn)行大量過采樣-為 該原理的理想應(yīng)用的音頻CODEC ll的噪聲整形方案，來獲得高動(dòng)態(tài)范圍。盡管該音響級ADC是低絕對準(zhǔn)確度，本實(shí)施方式還從探測器1通 過處理和比較從兩天線3、 5接收的信號來計(jì)算埋地導(dǎo)體的深度的事實(shí) 中受益。因此，通過比較兩個(gè)處理信號來克服CODEC ll采樣中的任 何絕對的不準(zhǔn)確度。將CODEC 11用作比例變換裝置顯著地降低了成 本，而沒有損害探測器1的總性能。CODEC 11以上至96KHz來對場強(qiáng)信號9進(jìn)行過釆樣。CODEC 11 的輸出13被傳輸至數(shù)字信號處理模塊15,該數(shù)字信號處理模塊15由 數(shù)字信號處理器16 (DSP)和場可編程門陣列18 (FPGA)組成。DSP 16主要有三個(gè)任務(wù)。首先，其負(fù)責(zé)確定探測頻帶的選擇。第 二，其控制探測器的音頻和視頻輸出。第三，其為探測器1的其它元 件提供一般的控制功能。以WO 03/071311, WO 03/069598, WO 03/069769， GB 2400994和 GB 2400674公布的無線電探測有限公司的申請中提供了 DSP任務(wù)的詳 細(xì)操作，將其全部引用在此以做參考。顯著的益處源自于超窄帶處理，典型地與帶寬的平方成比例的噪 聲。探測器1同時(shí)在幾個(gè)頻帶中進(jìn)行處理，使得諸如一般的定位任務(wù) 的沖擊響應(yīng)函數(shù)能夠與諸如深度計(jì)算的窄帶函數(shù)共存。以上至44kHz的任一頻率在1Hz帶寬中計(jì)算深度計(jì)算任務(wù)，帶外抑滯約-120dB。相位跟蹤是當(dāng)發(fā)射器和接收器時(shí)鐘之間的潛在誤差超過信號帶寬 時(shí)允許窄帶任務(wù)鎖定在載波頻率上的基本特性。在有源模式的情況中，發(fā)射的信號可以被100%幅度調(diào)制，深度計(jì)算任務(wù)必須將其自身精確地 定位在載波上而不與邊帶(位于32,768 Hz載波土6Hz處)串護(hù)L相位跟蹤算法是無線電探測有限公司在申請?zhí)枮?407372.2的英 國申請中描述的處理的自然發(fā)展?；镜男旁氡?SNR)測量是在載 波和邊帶上進(jìn)行的，并且為確保跟蹤算法而執(zhí)行的;f企查不因電力線傳 輸而在任何高次諧波上偏移。SNR是從量級和二階導(dǎo)數(shù)相位信息兩者 來量化得到的；所有結(jié)果都與天線3、 5兩者相關(guān)。在SNR小于10dB 的情況下，深度計(jì)算任務(wù)失效，因而確保只有準(zhǔn)確的信息呈現(xiàn)給用戶。當(dāng)在脈沖模式操作中時(shí)，將頻譜識別概念應(yīng)用于有源信號。該想 法是無線電探測有限公司在申請?zhí)枮?407372.2的英國申請中描述的 算法的簡單應(yīng)用，且包括載波和AM邊帶的頻譜估算。該估算是SNR 的離散傅立葉變換(DFT)巻積和測量。DFT隨著跟蹤算法而移動(dòng)， 且鎖定在載波頻率上。這些方法的結(jié)合確保探測器1獲得最佳可能的信號完整性和深度準(zhǔn)確度。用戶通過靈敏度控制17和開關(guān)19來控制探測器1。開關(guān)19用于 設(shè)置探測器1的操作模式。例如，可以將探測器1設(shè)置為在無線電、 電力或有源模式下工作。當(dāng)使用專用的信號發(fā)生器接近要被探測的電 纜時(shí)選擇有源模式，信號發(fā)生器在再輻射磁信號的導(dǎo)體中感應(yīng)交流電 流。該信號發(fā)生器以預(yù)置頻率和由探測器1確定的預(yù)置調(diào)制運(yùn)行。開關(guān)19的另一位置是"預(yù)防"模式，下面將說明其操作。靈敏度控制17用于改變天線3、 5的梯度靈敏度。高靈敏度最初 用于探測由載流導(dǎo)體產(chǎn)生的弱信號的存在。 一旦確定導(dǎo)體的存在，就 改變靈敏度控制17以減小探測器1的靈敏度，而用探測器1來更準(zhǔn)確 地確定被隱藏的載流導(dǎo)體的位置。公布為US 6777923的無線電探測有 限公司的申請中描述了 一種方法，該方法說明了作為靈敏度函數(shù)的定 位窗，其引用在此作為參考。液晶顯示器(LCD) 21設(shè)置在外殼表面中以顯示例如探測器的操 作模式、電池狀態(tài)、導(dǎo)體深度和/或探測到的信號的強(qiáng)度的信息。對于 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可以使用其它的用戶顯示裝置。探測器1也包含存儲(chǔ)軟件的閃存ROM 23,和電源單元(PSU) 25 。 探測器1的關(guān)鍵要求在于其必須是便攜式的。因此，電池26用于為探 測器l供電，這種情況下為兩個(gè)"D"型電池，各提供額定1.5V電壓。在使用中，探測器1被供電，并且軟件從閃存ROM 23加載至數(shù) 字信號處理模塊15。用戶調(diào)節(jié)開關(guān)19以選擇操作模式。該選擇可以是 無線電模式、電力模式、有源模式或者預(yù)防模式。在電力模式中、有 源模式和預(yù)防模式中可以激活深度閾值警報(bào)功能。在預(yù)防模式中深度 閾值警報(bào)功能僅在電力模式和有源模式的頻帶中的頻率上作用。下文 詳細(xì)說明深度閾值警報(bào)功能。當(dāng)探測器1接近載流導(dǎo)體時(shí)，在底部天線3和頂部天線5中感應(yīng) 電流。天線3、 5每一個(gè)中感應(yīng)的電流被相應(yīng)的放大器7;^L大。放大器 7的輸出9是兩個(gè)天線3、 5的場強(qiáng)信號。這些信號輸入至CODEC 11， CODEC 11以上至每秒采樣96千次來采樣這些信號。數(shù)字信號13被傳10輸至數(shù)字信號處理模塊15。數(shù)字信號處理模塊15的DSP 16根據(jù)操作 模式離析目標(biāo)頻帶的信號。如果DSP探測到載流導(dǎo)體的存在，則在揚(yáng) 聲器22和/或指示器21上觸發(fā)音頻和/或視覺警報(bào)。參照圖2, PSU 25用以減少自生噪聲，該噪聲干擾探測器1的定 位靈敏度和選擇性。干涉機(jī)理是在功率軌上傳導(dǎo)或者作為磁場輻射。 探測器1的空間限制意味著將存在必然將來自輔助電子設(shè)備的無用信 號耦合到天線中。通過謹(jǐn)慎地控制PSU25的電磁輻射，可獲得各種益 處。例如，現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字探測器作為外差或超外差接收器進(jìn)行操作， 其中DSP的操作帶寬從基帶信號偏移開。這種偏移是需要的，以避免 輔助電子設(shè)備和信號探測器之間的電磁干擾，并且利用了 DSP的大部 分處理容量。在本發(fā)明中，通過將探測器1用作零差接收器來閑置這 些容量，剩余容量用于其他功能，如下面所述。PSU 25是由微處理器控制的開關(guān)式電源，該情況中的微處理器是 DSP 16。 PSU 25提供12V、十3.3V和-3,3V的穩(wěn)壓。PSU 25的輸入電 壓隨著電池26的老化而降低。主要由于揚(yáng)聲器22引起的電流的變化， 所以負(fù)載31是動(dòng)態(tài)的。揚(yáng)聲器輸出隨著載流導(dǎo)體被探測到而明顯變化。 由其它元件引起的電流也波動(dòng)。PSU25包含脈寬調(diào)制器(PWM) 27,該脈寬調(diào)制器27由DSP 16 控制。PWM27的輸出被傳輸至單端初級電感控制器(SEPIC )29，SEPIC 29以CODEC采樣頻率的四倍，即上至384KHz被精確地驅(qū)動(dòng)。這樣 確保一次諧波落在CODEC 11和DSP16的自然零點(diǎn)上，如現(xiàn)有技術(shù) 所已知的。由SEPIC29產(chǎn)生的三個(gè)穩(wěn)定線路為探測器1的動(dòng)態(tài)負(fù)載31 即探測器1的元件供電。SEPIC 29的兩邊緣受到控制，以使DSP 16完全控制由PSU 25產(chǎn) 生的全部的電磁輻射。這樣，DSP 16能夠消除將與探測頻帶重疊的任 何無用的電力諧波。使用比例積分微分(PID )控制器33反饋算法來控制PSU 25。反 饋帶寬由噪聲預(yù)防的要求所限制，以使沒有更高次電力轉(zhuǎn)換諧波干擾 定位頻帶。穩(wěn)定電壓由濾波器39進(jìn)行濾波，且被傳輸至PID控制器33。 PID控制器33的輸出被組合起來，作為輸入提供給查找表35。電池26 的電壓也作為輸入提供給查找表35。對控制功能的另一貢獻(xiàn)是負(fù)載預(yù) 報(bào)器，負(fù)載預(yù)報(bào)器響應(yīng)負(fù)載的急劇變化，典型地為增加的音頻需求， 來對SEPIC 29的占空比進(jìn)行偏移。該負(fù)載預(yù)報(bào)器功能由DSP 16提供， DSP 16知道某些元件所需要的負(fù)載，特別是揚(yáng)聲器22。由PSU25引 起的負(fù)載典型地在600和1500mW之間變化。查找表35的輸入為電池供給電壓、負(fù)載預(yù)報(bào)器和三個(gè)反饋成分。 輸出是一次轉(zhuǎn)換的占空比。查找表35的目的是確保由調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生的 PSU 25的頻譜分量不會(huì)與探測頻帶重疊。這樣導(dǎo)致急劇變化時(shí)可以從 一個(gè)占空比跳到另一占空比的間斷功能，而非連續(xù)的穩(wěn)定灰階。查找 表35的具體特性適合于操作模式。通過使用PID控制器33和查找表35,消除了對專有的轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié) 器的需求，因此減少探測器l的成本。SEPIC 29是轉(zhuǎn)換變換器，其輸 出幾乎是占空比的線性函數(shù)。反饋控制律33被限制于約1.5KHz的帶 寬。在DSP 16可以進(jìn)行控制之前需要仿真線路振蕩器來起動(dòng)SEPIC 29。在可選的實(shí)施方式中，可以使用PID反饋混頻的其它組合。例如，反饋律33可以是標(biāo)準(zhǔn)的比例控制(具有滯后現(xiàn)象)，即具有零積分和微分反饋增益。根據(jù)操作模式使用控制算法。通過控制PSU 25的自生噪聲，探測器受益于改進(jìn)的SNR。因此提 高了探測器1的靈敏度和選擇性。圖3A和圖3B表示探測器1的更詳細(xì)的框圖，示出了在探測器1 中實(shí)施的"預(yù)防"模式系統(tǒng)。如上所述，可使用三種專用的操作模式， 即 一種有源模式和兩種無源模式。當(dāng)使用現(xiàn)有的探測器檢測埋地導(dǎo)體 的區(qū)域時(shí)，需要掃描該區(qū)域三次，每次探測器處于不同的模式中。本發(fā)明的探測器1將專用的有源和無源操作模式結(jié)合為單一模式， 已知為預(yù)防模式，以單次掃描探測埋地導(dǎo)體，從而節(jié)省時(shí)間。如果必 要的話，后期可以使用一種或多種專用模式來確定埋地導(dǎo)體的準(zhǔn)確位 置。同時(shí)運(yùn)行三種模式，共享該對天線3、 5和共同的探測指示器21 和揚(yáng)聲器22。通常將探測靈敏度30設(shè)為最大，但也可以設(shè)于較低級。CODEC 11的時(shí)鐘為73.242 KHZ。 DSP 16處理由天線3、 5產(chǎn)生 的場強(qiáng)信號，同時(shí)離析與三種模式選擇模塊41、 43、 45中的三種操作 模式相應(yīng)的三個(gè)頻帶中每一頻帶的信號?，F(xiàn)有的探測器中，主要由于處理和電力的限制及其外差結(jié)構(gòu)，DSP 一次僅能處理一種模式。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，由于因系統(tǒng)中的其 他效益而閑置的容量，例如探測器1作為零差接收器的能力，使DSP16 能夠同時(shí)處理各個(gè)信號。與不同操作模式相應(yīng)的DSP 16的信號被輸出傳輸至自動(dòng)增益控制 器47 (AGC),諸如以US 6777923公開的無線電有限公司的申請中描述 的AGC,引用在此以做參考。將AGC47的各輸出轉(zhuǎn)化為比較器49中的探測信號。探測信號被結(jié)合且被用于提供音頻輸出給揚(yáng)聲器22和/ 或給指示器21,例如在LCD上提供視覺信號。探測器1不斷地計(jì)算埋地導(dǎo)體的估計(jì)深度。如果計(jì)算出的埋地導(dǎo) 體的深度小于預(yù)設(shè)閾值，例如30cm,則觸發(fā)音頻和/或視覺警報(bào)以向操 作員警告淺埋的導(dǎo)體。當(dāng)挖掘一 區(qū)域時(shí)這種淺埋導(dǎo)體特別受關(guān)注因?yàn)?有增加擊中淺埋導(dǎo)體的風(fēng)險(xiǎn)。為了優(yōu)化探測器的用戶界面，當(dāng)計(jì)算導(dǎo)體的深度時(shí)，DSP16同時(shí) 在三種頻帶中處理信號以確定為用戶呈現(xiàn)信息的方式。以1Hz帶寬來 計(jì)算導(dǎo)體的深度；在10Hz帶寬中處理可視顯示器以使顯示器的閃爍處 于可被接受的水平；以35Hz處理音頻警報(bào)，以確保脈沖音調(diào)清晰可聽 得見。深度閾警報(bào)功能在操作的電力模式和有源模式中起作用。其也在 預(yù)防模式中起作用，但僅對在電力和有源模式中使用的頻帶操作。如 下所示，通過比較兩天線3、 5接收到的信號的強(qiáng)度來計(jì)算埋地電纜的 深度。底部天線信號五6f^)和頂部天線信號作為探測器與導(dǎo)體的水 平偏移量W的函數(shù)，表示為其中A是磁性常數(shù)；；c是天線之間的距離；而a是載流導(dǎo)體上方的垂直距離。載流導(dǎo)體的深度表示為<formula>formula see original document page 15</formula>深度閾警報(bào)函數(shù)表示為1如果0其它其中D是深度閾常數(shù)，取決于期望深度，超過該期望深度觸發(fā)警報(bào)'如果&4(—=1,觸發(fā)音頻和/或視覺警報(bào)。然后通過改變探測器l的 靈敏度來準(zhǔn)確定位埋地導(dǎo)體的位置，可以獲得更準(zhǔn)確的深度測量，如上所述。該方法包括將深度閾警報(bào)函數(shù)的潛在的交錯(cuò)引入到定位描述中， 深度閾警報(bào)函數(shù)由導(dǎo)體的深度a和水平偏移量vv以及探測器1的靈敏 度支配。當(dāng)將探測器l位于載流導(dǎo)體的正上方時(shí)，天線3、 5中感應(yīng)的信號 之間的差異最大。隨著探測器1遠(yuǎn)離導(dǎo)體，該差值起初減小然后又上 升至第二峰值。該情形是探測器在垂直于導(dǎo)體的任一方向上移動(dòng)。因 此，當(dāng)探測器1在載流導(dǎo)體的正上方時(shí)，天線3、 5中感應(yīng)的信號之間 的差值有個(gè)主峰，而當(dāng)探測器1與導(dǎo)體水平放置時(shí)，有兩個(gè)較小的峰 值。當(dāng)探測器1估算深度閾警報(bào)函數(shù)時(shí)，當(dāng)探測器1在導(dǎo)體的正上方時(shí)和當(dāng)探測器移動(dòng)到探測器1的任一側(cè)時(shí)，可以觸發(fā)深度警報(bào)，與導(dǎo) 體水平放置時(shí)的較小峰值相一致。通過移動(dòng)探測器1穿過觸發(fā)深度閾 警報(bào)的三個(gè)位置的每個(gè)，其中中間位置對應(yīng)于導(dǎo)體的正上方，有經(jīng)驗(yàn) 的用戶可以區(qū)分開主中峰和兩個(gè)較小的側(cè)峰。常規(guī)地，無線電模式使用差頻振蕩器(BFO)將探測帶寬的中心 定于目標(biāo)VLF頻譜上。各個(gè)國家發(fā)射的VLF傳輸?shù)木唧w頻率不同。常 規(guī)的方法需要根據(jù)地理位置將BFO調(diào)諧到具體的頻率。通過將經(jīng)過多個(gè)BFO處理的信號的輸出結(jié)合起來，本實(shí)施方式獲 得"通用的"無線電模式。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于探測器1在大多數(shù)國家中 可以應(yīng)用，且在這些國家中不需要本地配置，因此節(jié)約成本及部署時(shí) 間。實(shí)現(xiàn)BFO的結(jié)合且不丟失性能。無線電選擇模塊的輸入源是來自VLF發(fā)射站的在16 KHz至39 KHz頻帶中的能量。參照圖4，模塊41將來自多個(gè)BF0 53的信號55 添加到普通算法中，因此包含所有頻語且不丟失所涉及的信噪比的性 能。除了具有多個(gè)BFO外，該算法與所有先前的算法非常相似。BFO 53在共模結(jié)合57處相加，其輸出與從CODEC 11輸出的信號59相乘。 低通濾波器61判定全部的帶寬探測，其典型地為10 KHz，并且還除 去調(diào)制所固有的三角和項(xiàng)。如果使用兩個(gè)BFO 53,它們的頻率在17536 Hz至20992 Hz和 20992 Hz至24448 Hz的范圍內(nèi)選擇。優(yōu)選地它們的頻率在18400 Hz 至20128 Hz和21856 Hz至23584 Hz的范圍內(nèi)選擇。本實(shí)施方式中 兩個(gè)BFO 53的頻率選l奪這些范圍的中間值，即19264 Hz和22720 Hz。另 一優(yōu)選頻率范圍是24700 Hz左右，可以選4奪另外的BFO頻率以改進(jìn)本地覆蓋。通過將多個(gè)BF0 53運(yùn)行于這些精心挑選的頻率，探 測器可以以無線電模式在多數(shù)國家中進(jìn)行探測。無線電模式選擇模塊41的信號處理的其他部分與先前的用于處理 無線電模式信號的結(jié)構(gòu)沒有變化。包含整流器63、隨后的低通濾波器 65、下采樣級67和另一低通濾波器69。該級聯(lián)采樣和低通濾波用于抽 取從每秒采樣約73千次下至每秒采樣約610次的采樣率的帶寬，具有 接近10Hz的全部響應(yīng)帶寬，即無線模式的沖擊響應(yīng)帶寬。對于本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員來說，各種修改都是顯而易見的，且其 期望包括所有落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1、一種探測埋地載流導(dǎo)體的探測器(1)，包括兩個(gè)磁性傳感器(3，5)，每個(gè)磁性傳感器用于將來自所述導(dǎo)體的電磁輻射轉(zhuǎn)換為場強(qiáng)信號，設(shè)置為將所述場強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11)；和設(shè)置為處理所述數(shù)字信號并且離析預(yù)定頻帶信號的數(shù)字信號處理器(15)；其中所述數(shù)字信號處理器被編程以在所述數(shù)字信號的基帶中處理所述數(shù)字信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11 )是 A-S轉(zhuǎn)換器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測器，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11)是 立體聲CODEC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器，其中所述磁性傳感器(3, 5) 中的每一個(gè)具有本底噪聲，且所述場強(qiáng)信號被輸入至放大器，以將所 述磁性傳感器本底噪聲提高至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的固有量化噪聲之上， 稱為一個(gè)或多個(gè)所述預(yù)定頻帶的帶寬，所述放大器的輸出作為所述模 數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器，其中在所述磁性傳感器(3, 5) 和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11)之間未設(shè)置選擇性濾波裝置、多級轉(zhuǎn)換增益 級和/或相敏外差電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器，其中所述數(shù)字信號處理器(15 )被編程以在兩個(gè)或更多頻帶中同時(shí)處理來自每個(gè)磁性傳感器的信號，所述頻帶可從下面選擇(i) 超低頻帶；(ii) 電源電流頻帶；及(iii) 由用于探測載流導(dǎo)體的探測器的專用信號發(fā)射器產(chǎn)生的預(yù)定頻帶。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測器，其中所述數(shù)字信號處理器(15 ) 被編程以在三個(gè)頻帶中同時(shí)處理來自每個(gè)磁性傳感器的信號。
全文摘要
一種探測埋地載流導(dǎo)體的探測器(1)，包括兩個(gè)磁性傳感器(3，5)，每個(gè)磁性傳感器用于將來自所述導(dǎo)體的電磁輻射轉(zhuǎn)換為場強(qiáng)信號；設(shè)置為將所述場強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(11)；和設(shè)置為處理數(shù)字信號并且離析預(yù)定頻帶的信號的數(shù)字信號處理器(15)；其中所述數(shù)字信號處理器被編程以在所述數(shù)字信號的基帶中處理所述數(shù)字信號。
文檔編號G01V3/08GK101243334SQ200680030361
公開日2008年8月13日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者約翰·馬克·羅伊爾 申請人:無線電探測有限公司